基于柔性板簧的三自由度球形超声波电机静力学建模与分析

发布时间：2019-07-03 13:14

【摘要】：多自由度球形超声波电机具有机械集成度高、分辨率高和无电磁干扰等独特优势,在微型机器人、医疗设备和监控探测等领域具有广阔的应用前景。为了提升多自由度电机的容差性和自适应调节能力,提出了一种基于柔性板簧的三自由度球形超声波电机,从电机定、转子空间位置和几何结构关系出发建立了电机的静力学模型,可分析电机各种结构参数对接触圆周的力分布影响。通过电机的算例分析,证明柔性板簧具有自适应的调节能力,可为电机定、转子提供较均匀的预紧力。研究成果对三自由度球型超声波电机的优化设计与性能提升具有指导意义。
[Abstract]:Multi-degree-of-freedom spherical ultrasonic motor has many unique advantages, such as high mechanical integration, high resolution and no electromagnetic interference. It has broad application prospects in micro robots, medical equipment, monitoring and detection and other fields. In order to improve the tolerance and adaptive adjustment ability of multi-degree-of-freedom motor, a three-degree-of-freedom spherical ultrasonic motor based on flexible leaf spring is proposed. The statics model of the motor is established from the relationship between the spatial position and geometric structure of the motor, and the influence of various structural parameters of the motor on the force distribution around the contact circle can be analyzed. Through the analysis of an example of the motor, it is proved that the flexible leaf spring has the ability of adaptive adjustment and can provide uniform pretightening force for the stator and rotor of the motor. The research results have guiding significance for the optimal design and performance improvement of three-degree-of-freedom spherical ultrasonic motor.
【作者单位】： 浙江大学电气工程学院;国网浙江省电力公司杭州供电公司;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51107111)
【分类号】：TM359.9

【参考文献】

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2 李志荣;赵淳生;黄卫清;;圆柱形三自由度超声电机定子的结构动力学优化设计[J];振动工程学报;2005年04期

3 傅平;郭吉丰;沈润杰;;三自由度行波型超声波电机的静力学分析[J];浙江大学学报(工学版);2007年06期

4 胡锡幸;郭吉丰;;3个行波定子的2自由度球形超声波电机[J];中国电机工程学报;2010年09期

5 郭吉丰;白洋;王剑;;多自由度超声波电机的研究进展和展望[J];振动与冲击;2013年15期

【共引文献】

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3 顾菊平;胡敏强;金龙;韩群飞;王德明;王爱军;;基于MCM的环型行波超声波电机驱动集成单元的热分析[J];电工技术学报;2010年02期

4 史敬灼;肖隽亚;;超声波电动机串联电感匹配电路研究[J];电气应用;2008年12期

5 史敬灼;姚春丽;;应用于超声波电机驱动的对称PWM控制信号发生器[J];电气应用;2008年13期

6 张炎;宋爱国;王心坚;胡敏强;金龙;;一种行波超声波电机低速控制的方法[J];东南大学学报(自然科学版);2008年03期

7 徐志科;胡敏强;金龙;;行波超声波电机的动力学模型仿真[J];东南大学学报(自然科学版);2008年06期

8 张文宇;李弘炬;王秀玲;;超声波电机推挽式驱动电路研究[J];电气传动;2010年02期

9 郭长亮;曾劲松;;超声电机的隔爆壳体设计[J];电气防爆;2011年01期

10 陈步华;孙建云;张杰;赵慕铭;李沛;李娣;;基于51式单片机的音频驱鼠器设计[J];电子技术;2012年04期

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2 王敏才;王心坚;胡敏强;金龙;;采用PID控制的行波超声波电机转速控制[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年

3 陈慧;翟晓军;金龙;;采用P调节的超声波电机快速定位系统[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年

4 曹胜华;徐进亮;金龙;胡敏强;;超声波电机控制器的模块化设计[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年

5 鲍诗杰;徐志科;金龙;;叠层型压电致动器的驱动电源研究[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年

6 侯佳佳;徐志科;胡敏强;;模拟分频技术在超声波电机控制中的应用[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年

7 胡金云;鹿存跃;陈宇;周铁英;;双振子型直线超声电机的研制和测试[A];中国声学学会功率超声分会2007年学术年会论文集[C];2007年

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4 傅平;多自由度行波型超声波电机的基础研究[D];浙江大学;2007年

5 黄海;微型轴承—转子系统动力特性的研究[D];上海交通大学;2007年

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2 傅平;郭吉丰;沈润杰;帅光举;鹿存跃;;二自由度行波型超声波电机的驱动和运动姿态控制[J];电工技术学报;2008年02期

3 傅平;郭吉丰;沈润杰;帅光举;蔡萍;;球形二自由度超声波电机的运行机理和特性[J];电工技术学报;2009年04期

4 金龙,胡敏强,顾菊平,莫岳平,徐志科,王心坚;一种新型圆柱定子3自由度球形压电超声电机[J];东南大学学报(自然科学版);2002年04期

5 邹继明,崔淑梅,程树康;多自由度(旋转)电动机的发展[J];高技术通讯;2000年10期

6 陈集丰;给定振频和振型节点位置的结构优化设计[J];计算结构力学及其应用;1987年02期

7 刘俊标,黄卫清,赵淳生;圆柱—球体三自由度超声电机运动机理研究[J];机械科学与技术;2002年04期

8 李志荣,黄卫清,赵淳生;圆柱—球体多自由度超声电机设计的若干问题[J];机械科学与技术;2004年02期

9 胡锡幸;郭吉丰;傅平;沈润杰;;2自由度球形行波型超声波电动机的特性计算模型[J];机械工程学报;2009年03期

10 时运来;张含蕾;李玉宝;金家楣;赵淳生;;基于直线型超声电机的两自由度精密定位平台(英文)[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics;2008年03期

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4 李华峰,辜承林;超声波电机的频率自动跟踪[J];压电与声光;2003年01期

5 莫岳平,胡敏强,徐志科,金龙,顾菊平,王心坚;超声波电机振动模态有限元分析[J];中国电机工程学报;2002年11期

6 李华峰,辜承林;使用自适应控制的超声波电机精密位置控制[J];压电与声光;2003年02期

7 周传运;;超声波电机的原理与应用[J];现代物理知识;2007年03期

8 李宝库;超声波电机功能性化工材料研制进展[J];微特电机;1998年06期

9 章君山,周剑明,董干,辜承林;环形超声波电机定子振动模式分析[J];微特电机;1995年05期

10 金龙,褚国伟,胡敏强,王心坚,徐志科,顾菊平;超声波电机速度与定位控制系统[J];中国电机工程学报;2005年01期

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3 白东哲;曹忠波;;关于相位速度差驱动超声波电机的研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

4 郭吉丰;龚书娟;纪科辉;;纵扭复合型超声波电机的研究[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年

5 陈溪;曹胜华;金龙;;行波超声波电机驱动器铁氧体脉冲功率变压器参数设计[A];第十五届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2010年

6 褚国伟;金龙;施一峰;胡敏强;;基于模糊自适应PID的超声波电机定位控制[A];江苏省电工技术学会成立十周年庆典暨2004年学术年会论文集[C];2004年

7 郭吉丰;沈润杰;贾叔仕;;超声波电机在深空探测系统中的应用[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第一届学术会议论文集[C];2005年

8 徐志科;胡敏强;金龙;;行波型超声波电机优化设计[A];中国电工技术学会第八届学术会议论文集[C];2004年

9 施一峰;徐志科;金龙;胡敏强;;行波型超声波电机的简化模型及仿真初步[A];江苏省电工技术学会成立十周年庆典暨2004年学术年会论文集[C];2004年

10 付永领;王宇宁;;基于DDS技术的超声波电机驱动器研究[A];中国航空学会液压气动专业2005年学术讨论会论文集[C];2005年

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3 王彦利;超声波电机梯度摩擦材料设计及匹配行为研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 郭海训;大力矩高精度超声波电机的基础研究[D];浙江大学;2002年

5 龚书娟;纵扭复合型超声波电机的若干问题研究[D];浙江大学;2005年

6 王少华;输电线路覆冰导线舞动及其对塔线体系力学特性影响的研究[D];重庆大学;2008年

7 徐志科;行波型超声波电机的模型仿真与试验研究[D];东南大学;2005年

8 傅平;多自由度行波型超声波电机的基础研究[D];浙江大学;2007年

9 李瑞华;双转子平动式啮合电机设计与特性分析[D];北京邮电大学;2010年

10 胡亮;基于边界法向磁通密度逐点测量的无旋磁场重构方法及其应用[D];浙江大学;2010年

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3 李文娟;超声波电机系统混沌运行研究[D];河南科技大学;2012年

4 刘强;超声波电机建模和驱动控制研究[D];武汉理工大学;2013年

5 方愿捷;直流永磁球形电机控制系统研究[D];安徽工程大学;2013年

6 姜晓玉;双斜槽模态转换型超声波电机的设计与实验研究[D];华侨大学;2011年

7 崔崴岭;超声波电机摩擦磨损性能的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

8 吕琳;超声波电机转速模糊自适应控制研究[D];河南科技大学;2012年

9 尤冬梅;基于特征模型的超声波电机转速自适应控制[D];河南科技大学;2013年

10 王晓阳;超声波电机转速的神经网络逆控制与解析逆控制研究[D];河南科技大学;2013年

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本文编号：2509418